一种轨道交通PIS组播实现方法的研究

王小平 南京高达集群软件有限公司

关键字：集群系统 B-TrunC LTE-M 轨道交通 PIS 组播 组下行共享

LTE-M标准中PIS业务定义为是以车站和车载显示终端为媒介向乘客提供信息服务的系统，采用先进的多媒体技术，通过有线和无线网络构建的信息通道，以地铁车站、列车等运营区域的显示屏、查询机等为终端媒介，向乘客发布导乘信息、运营信息、地铁服务宣传信息及商业广告的多媒体信息平台。

因为PIS的视频流基本为720P以上，为节省带宽，PIS视频源基本通过组播报文进行传输。在LTE中支持组播需要通过eMBMS，这个方案存在以下缺点：

1.需要引入额外的网元MBMS-GW，BM-SC，eNodeB和MME也需要做相应改动，投资成本增加。

2.组网复杂，单播和组播报文走不同的通道实现。

3.在公网上还未规模商用，成熟度低。

在B-TrunC标准中，组呼下行设计为共享信道，其很好解决了空口资源节省问题，因此，本文提出了一种利用集群系统的组呼方式来实现PIS组播下行共享的实现方案,详细方案说明如下：

所有列车上的TAU在核心网被配置到一个PIS群组。

系统启动后为PIS群组建立PIS呼叫，并为PIS群组在空口建立无线共享信道。

EPC负责和PIS服务器对接，从IP网络中检测并获取接收PIS服务器下发的PIS组播报文；

EPC中PDS网元将从PIS服务器接收到的PIS组播报文再以组播的方式转送给其网下所有eNB；

eNB将PIS组播IP报文通过集群共享信道转发给PIS群组中的所有TAU终端；

TAU终端从空口共享信道取得PIS组播IP报文，再组播转发给视频播放控制器，视频播放控制器对PIS信息进行解码，并在所有的显示终端上进行PIS信息显示。

下图给出了各网元按如下协议栈进行媒体面报文处理的示意图：

PIS业务媒体流协议栈

PIS服务器以固定组播IP地址向网络发送组播PIS业务报文，PIS服务器发送组播报文的组播IP地址是可以配置修改的。

PDS（实现B-TrunC标准定义的TCF/TMF网元功能）以指定的组播IP地址对组播报文进行检测过滤，并对目的地址为指定组播IP地址的报文进行接收，然后把包括PIS Data、PIS组播IP地址、UDP头在内整体作为应用层净荷数据封装成GTP-U报文，然后把GTP-U以组播报文的发送方式组播给eNB，针对eNB的组播IP地址在PDS上固定配置一个，此组播IP地址需要与PIS服务器发送组播报文时的组播IP地址不同。

eNB在PIS集群组呼建立下行广播承载时从PDS侧获取组播IP地址，并把获取到的组播IP添加到eNB的组播组中，实现对PDS发出的组播报文进行接收，并对接收到的组播报文中的GTP-U报文进行处理，去除GTP-U报文头后获取到净荷数据，然后把净荷数据按空口协议完成PDCP报文封装，之后通过组呼共享信道TGTCH发送给终端。

终端UE接收到空口报文后按空口协议栈完成PDCP协议层处理后得到净荷数据，然后把净荷数据递交给应用层，应用层解析由PDCP协议层递交上来的净荷报文，发现IP地址为组播IP地址，则直接把报文(包括组播IP地址、UDP头、PIS Data)转发给播放控制器，由播放控制器完成PIS业务播放。

PIS播放控制器接收到组播报文，根据报文中的UDP端口号把PIS Data递交给对应的播放软件，然后由播放软件进行播放处理。

本实现方法很好的利用了B-TrunC集群系统的组下行共享特性，实现了PIS组播报文从PIS服务器到车载系统的传输，在PIS服务器到核心网，核心网到基站，基站空口到TAU，TAU到车载播放设备，整个流程都只有一份媒体流，很好的节省了有线传输和无线空口带宽，具有很高的实际使用价值。同时一张LTE网络可以完全满足LTE-M定义的CBTC，PIS/CCTV，集群等综合承载业务，极大的节省了投资成本。